Chương 4: Máy biến áp 3 pha

- Dây quấn sơ cấp nối , nên dòng điện i 03 sẽ khép kín trong tam giác đó, như vậy dòng điện từ hóa vì có thành phần bậc 3 nên sẽ có dạng nhọn đầu, do đó từ thông tổng và các sức điện[r]

Trang 1

4.1.1 Các dạng mạch từ

0 U

CHƯƠNG 4: MÁY BIẾN ÁP BA PHA

4.1 MẠCH TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP BA PHA

Máy biến áp ba pha ba trụ có mạch từ đối

xứng

Trang 2

4.1.1 Các dạng mạch từ

Trang 3

Trang 4

Xét một máy biến áp khi hoạt động không tải, dòng điện bậc ba trong các pha:

t 3 sin I

io3A  o3m 

t 3 sin

I 3

2 t

3 sin I

I 3

4 t

3 sin I

4.1.2 Những hiện tượng xuất hiện khi từ hóa lõi thép

Trang 5

- Trường hợp máy biến áp nối Y/Y

- Vì dây quấn sơ cấp nối Y nên thành phần

dòng điện bậc 3 không tồn tại, do đó dòng

điện từ hóa i0 có dạng hình sin và từ thông

sinh ra nó có dạng vạt đầu Hình 4.4a tuần

hoàn

Hình 4.4: Đường biểu diễn từ thông F (a) và sức điện động (b) của cỗ máy biến áp ba pha

nối Y/Y

- Như vậy có thể xem từ thông tổng  gồm

sóng cơ bản 1 và các sóng điều hòa bậc cao

3, 5

Trang 6

- Đối với tổ máy biến áp ba pha là riêng biệt, nên từ thông 3 của cả ba pha cùng chiều ở mọi thời điểm, do đó sẽ dễ dàng khép kín mạch trong từng lõi thép như từ thông 1 (Hình 4.5) Hình 4.5)

Trang 7

- Do từ trở của lõi thép rất bé, nên 3 có trị số khá lớn, có thể đạt tới 20%

1 Kết quả trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp, ngoài sức điện động e1 do từ thông 1 tạo ra, còn có các sức điện động bậc ba e3 khá lớn do từ thông 3sinh ra

- Do đó sức điện động tổng trong pha e = e1 + e3 sẽ có dạng nhọn đầu Hình 4.4b, nghĩa là biên độ của sức điện động pha tăng lên rõ rệt

- Sự tăng vọt này hoàn toàn bất lợi, và có thể gây nguy hiểm như chọc thủng cách điện của dây quấn, làm hư hỏng thiết bị cách điện đo lường và nếu trung tính nối đất, dòng điện bậc 3 sẽ gây ảnh hưởng đến đường dây thông tin nữa

Trang 8

- Do các lý do trên, người ta ta không dùng kiểu đấu Y/Y cho tổ máy biến

áp ba pha Tương tự như vậy cho máy biến áp ba pha 5 trụ

- Đối với máy biến áp ba pha ba trụ, từ thông 3 bằng nhau và cùng chiều trong ba trụ thép tại mọi thời điểm, nên không thể khép mạch từ trụ này sang trụ khác được, mà chỉ có thể khép mạch qua không khí hoặc dầu làm mát, có từ trở lớn

- Do vậy 3 không lớn lắm và có thể xem như ảnh hưởng không đáng kể đến dạng sóng cơ bản, nên từ thông trong mạch từ là hình sin, nghĩa là sức điện động pha cũng là hình sin

- Tuy nhiên, từ thông bậc 3 sẽ gây nên những tổn hao phụ làm hiệu suất của máy biến áp giảm

Trang 9

- Do đó, phương pháp đấu Y/Y đối với máy biến áp ba pha ba trụ cũng chỉ

áp dụng cho các máy biến áp với dung lượng hạn chế từ 5600 kVA trở xuống

- Trường hợp máy biến áp ba pha đấu D/Y

- Dây quấn sơ cấp nối , nên dòng điện i03 sẽ khép kín trong tam giác đó, như vậy dòng điện từ hóa vì có thành phần bậc 3 nên sẽ có dạng nhọn đầu,

do đó từ thông tổng và các sức điện động của dây quấn sơ cấp, thứ cấp đều

có dạng hình sin Do đó sẽ không có các hiện tượng bất lợi xảy ra

Trang 10

- Trường hợp máy biến áp ba pha đấu Y/D

- Dây quấn sơ cấp nối Y, dòng điện từ hóa trong dây quấn sơ cấp không có thành phần bậc 3, như vậy từ thông sẽ có dạng vạt đầu, nghĩa là có thành phần điều hòa bậc 3 của từ thông 3Y

- Từ thông 3Y sẽ cảm ứng trong dây quấn thứ cấp sức điện động bậc 3 là

Trang 11

Hình 4.5: Sơ đồ nối dây của máy biến áp ba pha khi nối Y/

Trang 12

- Dòng điện i23 sẽ sinh ra từ thông thứ cấp 3 (Hình 4.5) gần như trùng pha với i23) gần như ngược pha với 3Y

- Do đó từ thông tổng bậc 3 trong lõi thép 3 = 3Y+3 gần như triệt tiêu

- Do đó ảnh hưởng của sóng bậc 3 trong mạch từ không đáng kể và sức điện động pha gần như hình sin

- Tóm lại khi máy biến áp ba pha vận hành không tải, các cách nối dây /Y hay Y/ đều tránh được tác hại của từ thông và sức điện động điều hòa bậc

3

Trang 13

- Các đầu tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu và đầu kia gọi là đầu cuối

- Đối với máy biến áp một pha, dây quấn một pha có thể tùy ý chọn đầu đầu hay đầu cuối Vì độ lệch pha giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp chỉ có hai giá trị 00 và 1800

- Đối với máy biến áp ba pha, dây quấn phải ký hiệu đầu đầu và đầu cuối một cách rõ ràng và thống nhất Bởi vì nếu một pha dây quấn ký hiệu ngược thì điện áp dây lấy ra sẽ mất đối xứng

- Do đó nếu pha A, đã chọn đầu đầu và đầu cuối quấn theo chiều kim đồng

hồ, thì dây quấn pha B và pha C cũng phải được chọn như vậy

4.2 TỔ NỐI DÂY CỦA MÁY BIẾN ÁP

4.2.1 Cách ký hiệu đầu dây

Trang 14

Ngoài ra để đơn giản và thuận tiện cho việc nghiên cứu, thường người ta qui ước ký hiệu các đầu tận cùng của máy biến áp như sau:

Đầu tận cùng Dây quấn cao áp

(Hình 4.5) sơ cấp) Dây quấn hạ áp(Hình 4.5) thứ cấp)

Trang 15

Qui ước đầu đầu và đầu cuối của máy biến áp ba pha

Trang 16

4.2.2 Các kiểu đấu dây

giác

Trang 17

Dây quấn ba pha đấu hình ZIC - ZAC

4.2.2 Các kiểu đấu dây

Trang 18

4.2.3 Tổ nối dây của máy biến áp

- Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây

sơ cấp so với kiểu đấu dây thứ cấp

- Nó biểu thị góc lệch pha giữa các sức điện động dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp của máy biến áp

- Góc lệch pha này phụ thuộc các yếu tố sau:

1 - Chiều quấn của cuộn dây

2 - Ký hiệu đầu dây

3 - Cách nối dây quấn

Trang 19

- Trong máy biến áp một pha, góc lệch giữa sức điện động của dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp là 00 hoặc 1800

- Trong máy biến áp ba pha, góc lệch pha này sẽ là bội số của 300

- Người ta qui ước: kim phút tượng

trưng cho sức điện động dây của

dây quấn sơ cấp, được đặt ở vị trí

chỉ số 12 trên đồng hồ, kim giờ biểu

thị cho sức điện động dây của dây

quấn thứ cấp

- Do đó "giờ" chỉ thị trên đồng hồ sẽ là số

ký hiệu qui định của tổ nối dây

Trang 20

- Sau đây cho một số tổ nối dây tiêu biểu Y/Y và Y/ của máy biến áp ba pha

Trang 21

Trang 22

- Trong hệ thống điện, để đảm bảo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật như giảm thiểu được tổn hao khi vận hành, tăng độ tin cậy của lưới điện truyền tải công suất liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố về máy biến áp, thường người ta ghép nhiều máy biến áp làm việc song song

- Các máy biến áp làm việc song song trong điều kiện tốt nhất nếu điện áp thứ cấp bằng nhau về trị số và trùng pha về góc pha, và tải được phân phối theo tỷ lệ công suất máy giống nhau Muốn như vậy, các máy biến áp phải đáp ứng các điều kiện sau:

1 - Cùng tổ nối dây

2 - Cùng hệ số biến đổi điện áp K

3 - Điện áp ngắn mạch Un bằng nhau

4.3 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG

Trang 23

4.3.1 Điều kiện cùng tổ nối dây

2 n 1

n

cb

Z Z

E I







- Dòng điện cân bằng này, có trị số lớn hơn nhiều lần dòng điện định mức,

sẽ làm cháy cuộn dây máy biến áp

Do đó, máy biến áp làm việc song song phải có cùng tổ nối dây

Trang 24

  1 2   2

2 U U

cb

Z Z

U I

Trang 25

dm )

1 (Hình 4.5)

n )

1 (Hình 4.5)

dm

) 1 (Hình 4.5)

U

S U

S S

n 2

dm

2 2

U

S U

S S

S

Trang 26

Bài tập 1: Cho ba máy biến áp làm việc song song với các số liệu:

- Máy 1: Sđm1 = 1000KVA; U1đm = 35KV; U2đm = 6,3KV; Un% = 6,25; tổ nối dây Y/-11

- Máy 2: Sđm1 = 1800KVA; U1đm = 35KV; U2đm = 6,3KV; Un% = 6,6; tổ nối dây Y/-11

- Máy 3: Sđm1 = 2400KVA; U1đm = 35KV; U2đm = 6,3KV; Un% = 7; tổ nối dây Y/-11

Hãy tính:

1/ Tải của mỗi máy biến áp khi tải chung là 4500KVA

2/ Tải lớn nhất có thể cung cấp cho hộ dùng điện với điều kiện không một máy biến áp nào quá tải

3/ Giả sử máy 1 được phép quá tải 20%, thì tải chung của các máy là bao nhiêu?

Trang 27

Máy tự biến áp a) giảm áp, b) tăng áp

4.4.1 Máy tự biến áp

4.4 CÁC MÁY BIẾN ÁP ĐẶC BIỆT

Trang 28

Bài tập 2: Máy biến áp 1 pha 220/110V, 2200VA, người ta đấu lại thành

máy biến áp tự ngẫu 330/220V

1/ Nêu cách đấu

2/ Xác định công suất định mức của máy biến áp tự ngẫu

Trang 29

4.4.2 Máy biến áp đo lường

- Máy biến điện áp

Trang 30

- Sai số do tỷ số biến đổi được xác định là:

100 U

U N

N U k

1

1 2

V, giữa vectơ điện áp

vào U1 và vectơ điện áp

Trang 31

Trang 32

- Máy biến dòng điện

Trang 33

 ' '

2 1

1

2 2

'

N

N I

I    m m  



Trang 34

Cấp chính xác 0,2:  k i  0 , 2 %,  i  10'

Trang 35

4.4.3 Ổn áp

4.4.4 Variac

Trang 36

4.4.5 Máy hàn

Hình 5.22

Trang 37

4.5 CÁC CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP TRONG THỰC TẾ

- Công suất MBA 1 pha: 10kVA; 15kVA; 25kVA; 37,5kVA; 50kVA; 75kVA; 100kVA

- Công suất MBA 3 pha: 160kVA; 180kVA; 250kVA; 320kVA; 400kVA; 560kVA; 630kVA; 800kVA; 1000kVA; 1250kVA; 1600kVA; 2000kVA

Trang 38

Bài tập 3: Một máy biến áp 3 pha Y/Y-12 có thông số định mức: Sđm

= 180kVA; U1/U2 = 6/0,4kV; 50Hz; Pn= 4kW; P0 = 1kW; Un% = 5,5%; I0% = 6 Giả sử r1 = r’2 và x1 = x’2

1/ Hãy vẽ mạch điện thay thế của máy biến áp và tính các thành phần của điện áp ngắn mạch

2/ Điện áp thứ cấp U2 khi máy cung cấp 180kVA cho tải có cos = 0,8, dòng điện sớm pha

3/ Hiệu suất khi máy cung cấp 135kVA cho tải trên

4/ Để hiệu suất cực đại thì tải có công suất bao nhiêu

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	1,05 MB